L’objectif de cette thèse est l'amélioration de la connaissance des micrométéoroïdes et débris spatiaux en orbite basse terrestre, en mettant en évidence l'intérêt des expériences embarquées. Des échantillons exposés à l'espace sur LDEF et Mir ont été étudiés en vue de décrire la morphologie des cratères et perforations provoqués par impact. La taille, la profondeur, la circularité des cratères et la présence des résidus ont été examinés. L’analyse chimique EDX des résidus fournit la nature et l'origine de ces particules. L’influence de l'épaisseur de la cible, de la forme du projectile, de la vitesse et de l'angle d'impact du projectile sur la morphologie du cratère ont fait l'objet d'une étude expérimentale, utilisant un accélérateur électrostatique et des canons à gaz léger. Les flux mesurés sur les surfaces de LDEF et de Mir sont comparés aux valeurs obtenues par une modélisation incorporant le modèle de débris de Kessler et le modèle de météoroïdes de Grün. La répartition de l'énergie lors de l'impact est modélisée, au moyen du modèle de Gault et Heitowit, afin de calculer les pressions d'impact et les états de la particule à des vitesses différentes. L’hydrocode HULL est évalué pour sa capacité de modélisation du processus de cratérisation. Les dégradations subies par des couvertures thermiques, des polymères et des verres exposés à l'espace sont dues à la synergie entre les impacts, le cyclage thermique et le rayonnement UV. Ceci montre l'importance de la protection des satellites contre l'environnement spatial.

Cette thèse décrit, dans une première partie, la mise au point d'un système de dépôt de nitrure d'aluminium par dépôt chimique en phase vapeur assiste plasma. Une modélisation numérique de l'écoulement gazeux au sein du réacteur a permis de définir la géométrie du système d'entrée de gaz. Les espèces réactives en particulier l'espèce Br2+ ont été suivies par spectroscopie d'émission optique du plasma. La deuxième partie concerne les caractérisations physico-chimiques du nitrure d'aluminium par différents moyens: XPS, FTIR, spectroscopie UV-visible, diffraction électronique, MEB. Le problème de la tenue à l'oxydation de ces revêtements à haute température a été abordé sous deux approches: présentation des résultats expérimentaux obtenus par analyses XPS et FTIR puis description de deux modèles prédictifs de l'oxydation. Le premier modèle basé sur la théorie des liaisons aléatoires nous permet de déterminer les spectres infra-rouge théoriques de nos matériaux. Le deuxième modèle reprend les hypothèses de la théorie de Wagner et nous fournit la vitesse de progression du front d'oxydation. Ces résultats montrent la potentialité du nitrure d'aluminium en tant que revêtement anti-oxydation.

Un satellite se déplace dans l'ionosphère à une vitesse supérieure à la vitesse thermique des ions ambiants. Ainsi apparait derrière lui un sillage où les densités ioniques et électroniques sont particulièrement faibles. Un modèle numérique permet de montrer que sous l'effet de flux d'électrons énergiques dans les zones aurorales, une partie de la surface, isolée dans le sillage, peut atteindre un potentiel différentiel négatif de l'ordre du kilovolt. La simulation montre que la collection des ions, dérivants par rapport au satellite, est en effet rendue particulièrement difficile du fait de l'émergence d'un champ électrique dipolaire, consécutif au développement du potentiel différentiel. L'analyse d'expériences antérieures montre que dans une chambre à plasma, une population d'ions lents, générés par échange de charge entre le faisceau de plasma simulant l'ionosphère et des atomes neutres résiduels, domine généralement les courants ioniques collectés dans le sillage d'une maquette de satellite. Depuis plusieurs années, de fortes charges globales (jusqu'à 1,4 kv) ont été rapportées sur des satellites dmsp en orbite basse polaire, lors de précipitations électroniques courtes mais fortes. L'analyse de données plus détaillées, obtenues par le satellite aureol-3 dans des conditions similaires, ne montre par contre aucune charge significative, bien que certaines données restent inexpliquées.

Une considération importante dans la miniaturisation des composants électroniques est le phénomène d'effets singuliers (aléa logique, effet thyristor), associé aux flux de radiations présents dans l'espace. Il constitue un problème crucial pour les systèmes informatiques embarqués à bord de véhicules spatiaux et son importance va de pair avec l'exigence d'une intégration toujours croissante des composants. Dans ce domaine, la contribution des protons est particulièrement significative, notamment pour des engins évoluant sur les orbites les plus exposées. Ce travail présente une méthode permettant d'évaluer rapidement et avec une bonne précision la sensibilité d'un composant soumis à un environnement protonique quelconque. Le modèle de prédiction des taux d'anomalies en orbite, basé sur une simulation des réactions nucléaires proton-silicium, a l'avantage de n'utiliser qu'un seul type de données d'entrée, à savoir les résultats de mesures des sections efficaces en fonction du pouvoir d'arrêt des ions lourds. Ces données, indispensables en matière de caractérisation des circuits électroniques en ambiance spatiale, ont fait l'objet de nombreuses campagnes d'irradiations au sol (accélérateur) et sont largement exploitables dans la littérature. Les estimations de l'auteur sont en bon accord (de l'ordre d'un facteur deux) avec des données disponibles recueillies en vol. Les différents résultats obtenus confirment la nécessité de prendre en compte sérieusement les effets indirects associés aux protons dans l'étude des systèmes spatiaux présents et futurs.

Dégradation des matrices, caractérisation des matériaux après irradiation et cycles thermiques. Essais mécaniques pour étudier l'influence des dégradations sur les températures de transition des matériaux et sur leurs caractéristiques mécaniques dynamiques. Variation de la stabilité dimensionnelle des matériaux fissurés.